一种压缩空气与抽水蓄能耦合的新型储能系统及热力学分析

提出一种压缩空气与抽水蓄能耦合的新型储能系统,包括压缩空气部分(CAES)和抽水压缩空气部分(PHCA),可实现压力能的梯级利用,改善两部分的各自运行工况,具有较高的电-电转化效率,同时也为浅层废弃隧道及洞穴利用提供了新途径。针对该系统的结构特点,首先对系统进行了热力学分析,分析表明：新型系统的电-电转化效率为53.82%,能量转化效率为41.06%;PHCA部分具有较高的效率,CAES部分具有较高的容量和储能密度。随后,对能量运转较为复杂的CAES部分进行了分析,结果表明：CAES部分的主要输入能量来自于压缩机(76.05%),最大损失发生在高压储气空间的节流(23.33%)和蓄热器的蓄热(22.9%)过程。最后,对该系统进行了敏感性分析,结果表明：增加两储气空间的压力差和提升再热温度均可以提升系统的性能,而提升再热温度的收益最大,系统的电-电转化效率最高可达77%。     

一种新型蒸汽恒压抽水压缩空气储能系统及其热力学分析

针对原有抽水压缩空气储能系统的变工况特性,在本团队现有抽水压缩空气储能系统研究的基础上,提出了一种新型蒸汽恒压抽水压缩空气储能系统。该系统利用蒸汽凝结过程释放的潜热与显热,实现了释能过程的恒压运行,同时蒸汽凝结后参与做功,提高了系统的容量和储能密度。基于热力学第二定律对该系统的性能进行分析,重点研究了系统总效率和能量密度随各参数的变化规律,以及系统各部分设备的■损失。结果表明:随着预置压力的增加,系统的能量密度逐渐增加,但总效率逐渐降低;随着单个罐体的体积逐渐增加,系统的总效率和能量密度先后出现极小值和极大值;蒸汽发生器和水气共容舱的■损失占比最高。     

一种新型压缩空气与抽水复合储能系统的热力学分析

为解决可再生能源发电系统存在的能源输出间歇性和波动性等问题,基于热力学定律和能量梯级利用的原则,提出一种兼具压缩空气储能技术和抽水蓄能技术特点的新型压缩空气与抽水复合储能系统。首先建立了该系统的热力学模型并使用自编程序进行了热力学分析,重点针对水轮机工作时间、储气洞穴最低压力、各主要设备效率、压气机机组和透平机机组压比分配对系统热力学性能指标的影响进行了研究。结果表明:系统的能量效率随储气洞穴最低压力的升高而升高,随水轮机工作时间增加先升高后降低,在水轮机工作时间为1.5h的工况下达到最高值;提高透平机的等熵效率是提升系统能量效率的最有效途径;通过对压气机机组和透平机机组的各段压比进行优化,系统的能量效率可达到71.82%。研究结果可为该系统的工程应用提供重要的理论依据。     

浅谈冷热电联产系统及其发展远景

冷热电联产是在热电联产的基础上发展起来的新兴的节能技术,它将制冷、供热、发电三者容为一体,提高了能源的利用率。本文主要介绍了冷热电联产技术产生的背景,冷热电联产系统的类型,以及冷热电联产在国内外发展的状况,并在最后结合晋江市的实际情况,对晋江市发展冷热电联产技术进行了展望。     

储能压力对液态压缩空气储能系统特性的影响

为了探究液态压缩空气储能系统工作参数对系统性能的内在作用机理及系统能效提升方法,建立了该系统的热力学模型。应用Aspen Plus软件进行流程仿真,对系统进行了热力学特性分析,并深入研究了液态空气储能压力对系统各单元及系统能效的影响规律。研究结果表明:较高品位的压缩余热和较小的循环空气流量可有效提升系统余热再利用率,显著提升系统性能;当储能压力由0.86 MPa提升至1.67 MPa时,系统压缩热的品位得以提升,膨胀机级间再热温度由114℃提升至160℃,同时可降低循环空气流量约0.5%,使得压缩机耗功降低,同时膨胀机输出总功增加,系统效率由31.61%提升至42.54%;储能压力的提升有利于降低低温储罐漏热,并减少制冷膨胀机出口带液量,可进一步改善系统的整体性能。     

燃气冷热电联产系统节能特性研究

以冷热电联产系统的节能率为评价指标,分析了影响燃气冷热电系统在热电联产、冷电联产、冷热电联产模式运行下的能量利用的因素,指出了联产系统的节能条件,为冷热电联产系统的设计和运行提供参照.     

耦合压缩空气储能的冷热电联供系统

为了促进压缩空气储能技术与小型燃气轮机结合的分布式供能技术发展,提出了一种耦合压缩空气储能的分布式冷热电联供系统,并采用GateCycle软件建立系统模型进行了分析。该模型包含以额定功率为2 MW的离心式燃气轮机为核心的冷热电联供模块和包含离心式压气机、储气罐、向心式透平的压缩空气储能冷热电联供模块,两模块通过一逆流换热器耦合,在换热器内燃气轮机排出的高温烟气可加热储气罐排出的高压空气,以提高其发电量并使排出空气温度适宜供冷或供热,除了分析系统的供能特点外,还通过实例着重从经济性角度进行分析。研究结果表明,余热锅炉产生蒸汽量随通往余热锅炉处烟气分流比近似呈线性增大;空气透平在通往换热器处的烟气分流比变化时对应唯一合适的进气流量;通往换热器处烟气分流比由0变化至0.4的过程中,对应的储气罐释气流量迅速减少,空气透平发电量迅速增加,而由0.4变化至1的过程中,对应的储气罐释气流量减少缓慢,空气透平发电量增加缓慢。在实例应用中,冬季、夏季通往换热器处烟气分流比为0.4时能价比最高,春秋季能价比随通往换热器处烟气分流比的增大而增大;在冬季典型日耦合供能方式相比分供供能方式节省了20.86%的成本,在夏季典型日节省了28.70%的成本,在春秋季典型日节省了12.32%的成本,所以耦合供能方式在各季节相对于分供供能方式均能节约成本。     

建筑物冷热电联产的循环经济发展模型

提出了建筑物冷热电联产系统的循环经济运行模式,通过减少废物、废气、污染物排放,迭到保护环境的目的．     

压缩空气与超级电容混合储能系统能量控制策略

结合压缩空气储能和超级电容储能两种储能方式的特点,提出了一种混合储能技术方案.压缩空气储能作为主要能量存储环节,实现大容量存储和持续的能量转化;超级电容储能作为辅助储能环节,实现功率快速响应和间断的能量补充.本文研究了混合储能系统的能量管理控制策略,提出了采用自适应功率调节和规则基础法控制来实现能量分配管理的策略,设计了15 kW混合储能系统的参数.仿真和试验验证了控制方案的可行性.     

压缩空气储能储气装置发展现状与储能特性分析

压缩空气储能系统是大规模电力储能技术研发的热点,储气装置是其重要部件之一。综述了储气装置的发展及应用现状,包括储气装置的分类、不同类型储气装置的技术特点及应用情况,并详细分析了储气装置的储能特性。研究为储气装置的设计选型提供理论参考。     

新型压缩空气储能风电系统膨胀助力控制

针对风能波动性和间歇性问题,提出了新型机械耦合式压缩空气储能风电系统.建立了风电系统膨胀助力模式混杂动态模型.提出了涡旋机柔性切入、切入后动态协调以及膨胀助力优化控制等三级膨胀助力控制策略,采用输入输出反馈线性化以及前馈控制等方法完成控制器设计.基于1,kW风电系统试验平台验证了控制策略的有效性,提高了模式切换过渡过程和风能捕获的动态速度,有效降低了压缩气体的消耗,涡旋机全效率提升至46.7%.     

微型燃气轮机冷热电联供系统的能耗特性分析

在介绍微型燃气轮机冷热电联供实验系统的基础上,利用热力学基本理论对系统在额定工况下的补燃和不补燃两种情况下能耗特性进行了分析,并对联产系统和分产系统的能耗特性及燃料节约率进行计算。计算结果表明,联产系统的一次能源利用率在文本所计算的工况下具有一定的优势。     

考虑风光气电协同供能的冷热电联供系统多目标优化

建立以光伏发电、风电、燃气、网电多能源协同供能的冷热电联供系统。以独立供能冷热电联供系统为度量基准,构建由系统投资运行成本、一次能源利用、二氧化碳排放组成的多目标优化函数。针对全年冬季、夏季与过渡季的3种典型日的电热冷负荷需求,分析系统的容量配置以及“以电定热”“以热定电”的运行策略的协同优化。考虑优化问题的连续和组合优化的混合特性,模型求解采用多目标粒子群双层优化算法。采用正交试验分析关键因素对决策结果的影响作用。仿真结果表明,风光气电协同供能的冷热电联供系统相比独立供能系统,具有明显的经济、节能与环保的综合优势。     

基于多目标算法的冷热电联供型综合能源系统运行优化

为了解决现有冷热电联供型综合能源系统大多只单一考虑系统机组投资成本或系统环境污染,影响系统整体优化运行的问题,以系统经济性和环保性为目标,对冷热电联供系统进行研究分析。构建含燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机等机组的冷热电联供系统优化模型并建立约束条件;改进粒子群算法,面向多约束目标进行模型求解优化,提高求解的收敛精度、收敛速度和稳定性;最后利用算例进行结果分析。结果表明改进后的粒子群算法能够同时兼顾系统的经济性和环保性,使系统运行更加优化,为之后的能源供给系统的规划提供前期依据。     

基于EBSILON的冷热电三联供系统及能量利用特性

为研究天然气冷热电三联供分布式能源(combined cooling heating and power,CCHP)系统的能量利用特性,以某冷热电三联供能源站作为研究对象,利用EBSILON软件分别建立内燃机组、烟气-热水型溴化锂吸收式冷水机组、换热器组件等模型,分析了烟气-热水型溴化锂吸收式冷水机组在不同烟气与缸套水热源驱动下的制冷系数(coefficient of refrigeration,COP)特性,内燃机组不同负荷率下系统的综合供能特性.研究结果表明,CCHP采用单一热源制冷时,烟气热水型溴化锂吸收式冷水机组以烟气作为驱动热源可获得较高的COP,而以缸套水作为驱动热源时COP较低;在同时具备冷热负荷情况下,高温烟气更适合作为制冷热源,而高温缸套水更适合充当制热热源;采用双热源驱动制冷与单一热源相比,具有更高的综合能源利用效率,在内燃机75％负荷率、WY1工况下,COP与综合能源效率达到最大值1.28与92.0％;而在50％负荷率时采用缸套水作为单一热源驱动制冷机时,COP与综合能源利用效率达到最低值,分别为0.74与76.1％.模型分析得出的CCHP系统综合供能特性,在一定程度上可有效指导冷热电三联供能源站的高效运行.     

浅谈燃气冷热电三联供系统

介绍了冷热电三联供系统的组成及其设备的选型,阐述了工程中使用冷热电三联供系统的条件和意义,探讨了冷热电三联供的原理及能源阶梯利用的方式。     

压缩空气含水层储能系统设计及可行性分析

采用数值模拟方法,以3 MW储能规模为例,建立水平地层埋深800 m、渗透率0.5×10~(-12)m~2的压缩空气地下含水层储能模型,对初始气囊及系统循环过程中压力、气相饱和度、系统循环次数等参数进行分析.结果表明:经历完整一次循环后,地层中压力和气相饱和度变化较小;随着循环的继续,地层中可供储能释能循环的有效气相体积缓慢减少;周循环过程压力变化范围较大,对储能系统要求较高.含水层作为储气库进行压缩空气储能具有可行性,应根据实际地质条件进行相应系统设计.     

新型压缩空气储能及其技术发展

压缩空气储能研究是目前绿电储能的重要科技前沿,主要为大规模绿电的存储转换及并网等问题,提供有效的解决方案。回顾了压缩空气储能的背景,介绍了传统压缩空气储能及其衍生技术的工作原理,分析了新型压缩空气储能的优缺点和应用范围、中外压缩空气储能的应用现状及其经济效益。基于此,提出了未来压缩空气储能的应用前景及发展趋势,为相关学者和方案决策人员提供参考。     

等温压缩空气储能系统喷水量研究

为了揭示等温压缩空气储能系统中不同参数对喷水量的影响,提出了利用多变指数接近1的多变压缩来研究近等温压缩,将压缩终态的气态水、液态水、空气视为理想混合物,分析了压缩能量的分布状况,并运用饱和水蒸气分压公式、道尔顿分压定律和组分热力学参数,研究了不同状态参数下所需喷水量。研究表明,适当增大压比或降低终温(喷水量增大)可使得传热量比例增大,当压比为10、转速为100r/min时,喷水量由5.73kg/s提高至8.68kg/s,传热量比例提高了5%;压比、传热效率、终温均对空气与水质量之比有影响;其他条件一定时,转速对空气与水质量之比没有影响,当压比为10,传热效率为95%,终温为50℃,转速分别为60、100、150r/min时,空气与水质量之比均为0.86;较低压强(压比小于10)不利水储热的进行。